Contenido de agua líquida - Liquid water content

El contenido de agua líquida ( LWC ) es la medida de la masa de agua en una nube en una cantidad específica de aire seco. Normalmente se mide por volumen de aire (g / m ³ ) o masa de aire (g / kg) (Bohren, 1998). Esta variable es importante para determinar qué tipos de nubes es probable que se formen y está fuertemente vinculada a otras tres variables microfísicas de nubes: el radio efectivo de caída de nubes , la concentración del número de gotas de nubes y la distribución del tamaño de las gotas de nubes (Wallace, 2006). Ser capaz de determinar las formaciones de nubes que es probable que ocurran es extremadamente útil para la predicción del tiempo, ya que las nubes cumulonimbus están relacionadas con tormentas eléctricas y fuertes lluvias, mientras que las nubes cirros no están directamente asociadas con la precipitación.

Caracteristicas

El contenido de agua líquida de una nube varía significativamente según el tipo de nubes presentes en la atmósfera en un lugar determinado. La clasificación de la nube está muy relacionada con el contenido de agua líquida, así como con el origen de la nube. La combinación de estos dos permite al pronosticador predecir más fácilmente los tipos de condiciones que estarán en un área en función de los tipos de nubes que se están formando o que ya se han formado.

Relación con la clasificación de las nubes

Las nubes que tienen densidades bajas, como los cirros, contienen muy poca agua, lo que da como resultado valores de contenido de agua líquida relativamente bajos de alrededor de 0,03 g / m ³ . Las nubes que tienen altas densidades, como las nubes cumulonimbus, tienen valores de contenido de agua líquida mucho más altos que están alrededor de 1-3 g / m ³ , ya que hay más líquido presente en la misma cantidad de espacio. A continuación se muestra un gráfico que muestra los valores típicos de LWC de varios tipos de nubes (Thompson, 2007).

Tipo de nube	LWC (g / m 3 )
cirro	.03
niebla	.05
estrato	.25-.30
cúmulo	.25-.30
estratocúmulos	.45
cumulonimbo	1.0-3.0

Marítimo vs. continental

Las nubes marítimas tienden a tener menos gotas de agua que las nubes continentales . La mayoría de las nubes marítimas tienen concentraciones de gotas entre 100 gotas / cm ³ y aproximadamente 200 gotas / cm ³ (Wallace, 2006). Las nubes continentales tienen concentraciones de gotas mucho más altas que van hasta alrededor de 900 gotas / cm ³ . (Wallace, 2006). Sin embargo, el radio de las gotas en las nubes marítimas tiende a ser mayor, por lo que el resultado final es que la LWC es relativamente similar en ambos tipos de masas de aire para los mismos tipos de nubes (Linacre, 1998).

Técnicas de medición

Hay varias formas de medir el contenido de agua líquida de las nubes.

Una forma implica un cable calentado eléctricamente. El cable está conectado a la fuente de alimentación y está situado en el exterior del avión. A medida que se mueve a través de una nube, las gotas de agua golpean el cable y se evaporan , reduciendo la temperatura del cable. La resistencia causada por esto se mide y se usa para determinar la potencia necesaria para mantener la temperatura. La potencia se puede convertir a un valor para el LWC. (Wallace, 2006).

Otra forma involucra un instrumento que usa luz dispersa de una gran cantidad de gotas. Luego, este valor se convierte en un valor para el LWC. (Wallace, 2006).

También se puede usar una cámara de niebla para simular un ascenso adiabático en la atmósfera a través de la disminución de la presión al eliminar el aire dentro de la cámara. Una serie de ecuaciones que se muestran en la sección siguiente muestran cómo se obtiene el LWC en este procedimiento. (Thompson, 2007).

Ecuaciones / relaciones

Varias ecuaciones son útiles para determinar la LWC y los efectos que la influyen. Una de las variables más significativas relacionadas con la LWC es la concentración de gotas de una nube.

Concentración de gotas de nubes

La concentración de gotas de una nube es el número de gotas de agua en un volumen de nube, típicamente un centímetro cúbico (Wallace, 2006). La fórmula para la concentración de gotas es la siguiente.

${\ Displaystyle n = N / V}$

En esta ecuación, N es el número total de gotas de agua en el volumen y V es el volumen total de la nube que se mide. Convertir esto en un LWC da una ecuación que se muestra a continuación.

${\ Displaystyle LWC = (m_ {w} * n) / N}$

En esta ecuación, m _w es la masa del agua en la parcela de aire.

Camara de Niebla

Un tipo común de experimento es el que involucra una cámara de niebla que se despresuriza para simular el ascenso adiabático de paquetes de aire. La determinación de LWC es un cálculo simple que se muestra a continuación (Thompson, 2007).

${\ Displaystyle LWC = m_ {w} / V_ {c}}$

M _w es la masa del agua en la cámara de niebla y V _c es el volumen de la cámara de niebla. Es posible obtener la masa del agua líquida en la cámara de niebla mediante una ecuación que involucra el calor latente de condensación (Thompson, 2007).

${\ Displaystyle m_ {w} = {\ frac {-m_ {a} \ cdot c_ {p} \ cdot \ Delta T_ {a}} {L_ {c} (T)}}}$

En la ecuación anterior, L _c (T) es el calor latente de condensación del agua a la temperatura T, m _a es la masa del aire en la cámara de niebla, c _p es el calor específico del aire seco a presión constante y es el cambio en la temperatura del aire debido al calor latente . ${\ Displaystyle \ Delta T_ {a}}$

Ver también

• Ruta de agua líquida

Referencias

• Wallace, John M .; Hobbs, Peter V. (2006). Ciencia atmosférica: una encuesta introductoria (2ª ed.). Reino Unido Elsevier Inc. ISBN 012732951X.
• Bohren, Craig F .; Albrecht, Bruce A. (1998). Termodinámica atmosférica (1ª ed.). Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 0-19-509904-4.
• Linacre, E .; Geerts, B. (agosto de 1999), Contenido de agua líquida de las nubes, tamaño de las gotas y número de gotas. , consultado el 12 de marzo de 2008
• Thompson, Anne (2007). "Simular el ascenso adiabático de paquetes de aire atmosférico utilizando la cámara de nubes". Departamento de Meteorología, Penn State. Citar diario requiere |journal=( ayuda )